JP6736781B2 - Carburizing equipment - Google Patents

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Description

本開示は、浸炭装置に関する。
本願は、２０１７年９月２７日に日本に出願された特願２０１７−１８６２０６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present disclosure relates to carburizing equipment.
The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-186206 filed in Japan on September 27, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.

下記特許文献１には、浸炭装置におけるバーンアウトについて記載されている。すなわち、被処理物に浸炭処理を行った場合に浸炭ガスに起因する炭素分（つまり煤）が浸炭装置の内部に付着するが、バーンアウトは、浸炭装置内に空気を導入することにより浸炭装置の内部（特にヒータ等）に付着した炭素（煤）を燃焼させて除去する処理である。
なお、このようなバーンアウトについては、特許文献１の他に特許文献２にも開示されている。The following Patent Document 1 describes burnout in a carburizing apparatus. That is, when the object to be treated is carburized, the carbon content (that is, soot) caused by the carburizing gas adheres to the inside of the carburizing device, but the burnout is performed by introducing air into the carburizing device. The carbon (soot) adhering to the inside (particularly the heater) is burned and removed.
Note that such burnout is disclosed in Patent Document 2 as well as Patent Document 1.

日本国特許第５８３０５８６号公報Japanese Patent No. 5830586 日本国特開２００７−１３１９３６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-131936

ところで、バーンアウトは、浸炭装置を用いた被処理物への浸炭処理の合間に行われるため、バーンアウトが浸炭装置の稼働率（つまり被処理物の処理効率）を低下させる一因になり得る。したがって、浸炭装置の運用者には、バーンアウトの時間や回数を少しでも削減したいという要求がある。特に、浸炭装置のヒータは、表面温度が他の部品よりも高いため、炭素（煤）の付着が他の部品よりも著しい。したがって、ヒータへの炭素（煤）の付着によって浸炭装置の稼働率（被処理物の処理効率）を低下させ易い。 By the way, since the burnout is performed between the carburizing treatments of the object to be treated using the carburizing apparatus, the burnout can be one of the factors that reduce the operating rate of the carburizing apparatus (that is, the treatment efficiency of the object to be treated). .. Therefore, the operator of the carburizing apparatus is required to reduce the burnout time and the number of burnouts as much as possible. In particular, the heater of the carburizing device has a higher surface temperature than other parts, so that the adhesion of carbon (soot) is more remarkable than that of other parts. Therefore, the operation rate (processing efficiency of the object to be processed) of the carburizing device is easily lowered due to the adhesion of carbon (soot) to the heater.

本開示は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ヒータへの炭素（煤）の付着を抑制あるいは防止することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to suppress or prevent adhesion of carbon (soot) to a heater.

本開示の一態様の浸炭装置は、被処理物を収容する炉体と、前記炉体内に設けられた複数のヒータと、前記複数のヒータを覆う複数の保護部材と、前記炉体内に浸炭ガスを供給する浸炭ガス供給部と、前記ヒータと前記保護部材との隙間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記ヒータと前記保護部材との隙間にバーンアウト用の空気を供給する空気供給部と、を備える。 A carburizing apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a furnace body that houses an object to be processed, a plurality of heaters provided in the furnace body, a plurality of protection members that cover the plurality of heaters, and a carburizing gas in the furnace body. A carburizing gas supply unit that supplies the inert gas to the gap between the heater and the protection member, and an air for burnout to the gap between the heater and the protection member. And an air supply unit.

上記一態様の浸炭装置において、前記複数のヒータは、前記炉体内で水平方向に延在する棒状部材であり、前記被処理物を鉛直方向に挟むように配置されていてもよい。 In the carburizing apparatus according to the above aspect, the plurality of heaters may be rod-shaped members that extend horizontally in the furnace body, and may be arranged so as to sandwich the object to be processed vertically.

上記一態様の浸炭装置において、前記複数のヒータは、前記炉体内で鉛直方向に延在する棒状部材であり、前記被処理物を水平方向に挟むように配置されていてもよい。 In the carburizing apparatus according to the above aspect, the plurality of heaters may be rod-shaped members that extend in the vertical direction in the furnace body, and may be arranged so as to sandwich the object to be processed in the horizontal direction.

上記一態様の浸炭装置において、前記ヒータは、第１端が電源に接続され、第２端が接地される電気ヒータであり、前記不活性ガス供給部は、前記第１端から前記第２端に向けて不活性ガスを供給するよう構成されていてもよい。 In the carburizing apparatus according to the above aspect, the heater is an electric heater having a first end connected to a power source and a second end grounded, and the inert gas supply unit includes the first end to the second end. May be configured to supply an inert gas toward the.

本開示によれば、ヒータと保護部材との隙間に不活性ガスを供給するので、ヒータへの炭素（煤）の付着を抑制あるいは防止することが可能である。 According to the present disclosure, since the inert gas is supplied to the gap between the heater and the protective member, it is possible to suppress or prevent the adhesion of carbon (soot) to the heater.

本開示の一実施形態に係る浸炭装置の正断面図である。It is a front sectional view of the carburizing device concerning one embodiment of this indication. 本開示の一実施形態における上電極部の側断面電図である。FIG. 4 is a side sectional electrogram of an upper electrode portion according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態における上電極部の上断面図である。FIG. 3 is a top cross-sectional view of an upper electrode portion according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態における下電極部の側断面電図である。FIG. 4 is a side sectional electrogram of a lower electrode portion according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態における下電極部の上断面図である。FIG. 4 is an upper cross-sectional view of a lower electrode portion according to the embodiment of the present disclosure.

以下、図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る浸炭装置Ａは、図１に示すように、チャンバー１、断熱容器２、炉床３、複数のヒータユニット４、上電極部５、上アース部６、下電極部７、下アース部８、浸炭ガス管９、排気管１０、ガス供給部１１、ガス回収部１２及び浸炭ガス供給部１３等を備えている。Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the carburizing apparatus A according to the present embodiment includes a chamber 1, a heat insulating container 2, a hearth 3, a plurality of heater units 4, an upper electrode part 5, an upper earth part 6, a lower electrode part 7, and a lower electrode part 7. The ground part 8, the carburizing gas pipe 9, the exhaust pipe 10, the gas supply part 11, the gas recovery part 12, the carburizing gas supply part 13 and the like are provided.

これら構成要素のうち、チャンバー１は、本開示の炉体に相当する。また、ガス供給部１１は、本開示の不活性ガス供給部及び空気供給部に相当する。 Among these components, the chamber 1 corresponds to the furnace body of the present disclosure. Further, the gas supply unit 11 corresponds to the inert gas supply unit and the air supply unit of the present disclosure.

浸炭装置Ａは、チャンバー１内に収容された被処理物Ｘに浸炭処理を施す。すなわち、浸炭装置Ａは、被処理物Ｘを５００℃を超える高温まで加熱すると共に浸炭室を浸炭ガス雰囲気とすることによって被処理物Ｘの表面に炭素（炭素原子）を浸入させて所定深さの浸炭層を形成する。なお、浸炭装置Ａの処理対象である被処理物Ｘは、浸炭層によって表面硬度が上昇する金属部品である。 The carburizing apparatus A performs a carburizing process on the object to be processed X housed in the chamber 1. That is, the carburizing apparatus A heats the object to be treated X to a high temperature exceeding 500° C. and places the carburizing chamber in a carburizing gas atmosphere so that carbon (carbon atoms) penetrates into the surface of the object to be treated X to a predetermined depth. To form a carburized layer. The object X to be treated by the carburizing apparatus A is a metal component whose surface hardness increases due to the carburized layer.

チャンバー１は、直方体形状の本体容器（金属製容器）であり、一側面（図１における手前側の面）に開閉ドア（図示略）が設けられている。また、チャンバー１は、電気的に接地（アース）されている。断熱容器２は、チャンバー１内に設けられ、直方体形状を有し、所定の断熱性能を有する断熱材（セラミックス材）から形成されている。断熱容器２の内部空間（直方体空間）は、被処理物Ｘを収容する浸炭室Ｐである。炉床３は、被処理物Ｘが載置される載置台であり、断熱容器２の内側かつ下部に備えられている。炉床３は、アルミナ等のセラミックス材から形成されている。 The chamber 1 is a rectangular parallelepiped main body container (metal container), and an opening/closing door (not shown) is provided on one side surface (front surface in FIG. 1). The chamber 1 is electrically grounded. The heat insulating container 2 is provided in the chamber 1, has a rectangular parallelepiped shape, and is formed of a heat insulating material (ceramic material) having a predetermined heat insulating performance. An internal space (a rectangular parallelepiped space) of the heat insulating container 2 is a carburizing chamber P that houses the object to be processed X. The hearth 3 is a mounting table on which the object to be processed X is mounted, and is provided inside and below the heat insulating container 2. The hearth 3 is made of a ceramic material such as alumina.

上述した開閉ドアの内側には、断熱容器２の一側面を形成する断熱板が設けられている。すなわち、断熱容器２は、開閉ドアの内側に設けられた開閉自在な断熱板と固定設置された５つの断熱板とから構成されている。浸炭装置Ａでは、図１の手前側に設けられた開閉ドアを開けることにより被処理物Ｘを浸炭室Ｐに収容する。 A heat insulating plate that forms one side surface of the heat insulating container 2 is provided inside the opening/closing door. That is, the heat insulating container 2 is composed of a heat insulating plate that can be opened and closed provided inside the opening and closing door and five heat insulating plates that are fixedly installed. In the carburizing apparatus A, the object X to be treated is housed in the carburizing chamber P by opening an opening/closing door provided on the front side in FIG.

ここで、図１における左右方向は浸炭装置Ａつまりチャンバー１及び断熱容器２の幅方向であり、図１における上下方向は浸炭装置Ａの高さ方向であり、また図１における左右方向及び上下方向に直交する方向は浸炭装置Ａの奥行方向である。 Here, the horizontal direction in FIG. 1 is the width direction of the carburizing apparatus A, that is, the chamber 1 and the heat insulating container 2, the vertical direction in FIG. 1 is the height direction of the carburizing apparatus A, and the horizontal direction and vertical direction in FIG. The direction orthogonal to is the depth direction of the carburizing apparatus A.

複数のヒータユニット４は、所定長さを有すると共に水平方向に延在する棒状部材であり、被処理物Ｘを鉛直方向に挟むように上下に配置されている。すなわち、複数のヒータユニット４は、図１に示すように軸線方向を浸炭装置Ａ（チャンバー１及び断熱容器２）の幅方向とした姿勢で断熱容器２内の上部及び下部に備えられている。ヒータユニット４は、図２Ａ、２Ｂ及び図３Ａ、３Ｂに示されているように、浸炭装置Ａ（チャンバー１及び断熱容器２）の奥行方向に所定間隔を空けて設けられている。 The plurality of heater units 4 are rod-shaped members that have a predetermined length and extend in the horizontal direction, and are arranged vertically so as to sandwich the workpiece X in the vertical direction. That is, as shown in FIG. 1, the plurality of heater units 4 are provided in the upper portion and the lower portion inside the heat insulating container 2 in a posture in which the axial direction is the width direction of the carburizing apparatus A (the chamber 1 and the heat insulating container 2). As shown in FIGS. 2A, 2B and FIGS. 3A, 3B, the heater units 4 are provided at predetermined intervals in the depth direction of the carburizing apparatus A (chamber 1 and heat insulating container 2).

また、ヒータユニット４は、図２Ａ、２Ｂに示すように断熱容器２内の上部（浸炭室Ｐの上部）の奥行き方向に７本設けられ、また図３Ａ、３Ｂに示すように断熱容器２内の下部の奥行き方向に８本設けられている。浸炭室Ｐの上部に設けられた７本のヒータユニット４は、上部ヒータユニット４Ａである。上部ヒータユニット４Ａは、第１端（左端）が上電極部５によって支持され、第２端（右端）が上アース部６によって支持されている。浸炭室Ｐの下部に設けられた８本のヒータユニット４は、下部ヒータユニット４Ｂである。下部ヒータユニット４Ｂは、第１端（左端）が下電極部７によって支持され、第２端（右端）が下アース部８によって支持されている。 Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, seven heater units 4 are provided in the depth direction of the upper part (the upper part of the carburizing chamber P) inside the heat insulating container 2, and as shown in FIGS. 3A and 3B, inside the heat insulating container 2. Eight are provided in the depth direction at the bottom of the. The seven heater units 4 provided above the carburizing chamber P are upper heater units 4A. The upper heater unit 4A has a first end (left end) supported by the upper electrode portion 5 and a second end (right end) supported by the upper ground portion 6. The eight heater units 4 provided under the carburizing chamber P are lower heater units 4B. The lower heater unit 4B has a first end (left end) supported by the lower electrode portion 7 and a second end (right end) supported by the lower ground portion 8.

ヒータユニット４（上部ヒータユニット４Ａ及び下部ヒータユニット４Ｂ）は、各々にヒータ本体４ａ及び保護管４ｂを備えている。ヒータ本体４ａは、上電極部５あるいは下電極部７側に位置する第１端が電源に接続され、また上アース部６あるいは下アース部８側に位置する第２端が接地されている。ヒータ本体４ａは、電源から第１端への通電によって発熱する円柱状の電気ヒータ（抵抗発熱体）であり、例えばセラミックス製のセラミックスヒータあるいはグラファイト製のグラファイトヒータである。なお、ヒータ本体４ａは本開示のヒータに相当し、保護管４ｂは本開示の保護部材に相当する。 Each of the heater units 4 (upper heater unit 4A and lower heater unit 4B) includes a heater body 4a and a protection tube 4b. The heater body 4a has a first end located on the side of the upper electrode 5 or the lower electrode 7 connected to a power source, and a second end located on the side of the upper ground 6 or lower ground 8 is grounded. The heater main body 4a is a cylindrical electric heater (resistance heating element) that generates heat when electricity is applied from the power supply to the first end, and is, for example, a ceramics heater made of ceramics or a graphite heater made of graphite. The heater body 4a corresponds to the heater of the present disclosure, and the protective tube 4b corresponds to the protective member of the present disclosure.

保護管４ｂは、ヒータ本体４ａの直径よりも大きな内径を有するセラミックス製の円管状部材（直管）であり、ヒータ本体４ａを覆うように設けられている。保護管４ｂの内面とヒータ本体４ａの表面とは、同心状かつ所定間隔を空けて平行対峙する円環状面と円柱状面とである。なお、詳細については後述するが、保護管４ｂの内面とヒータ本体４ａの表面との間には、不活性ガスＧあるいはバーンアウト用の圧縮空気Ｋが流通する。 The protection tube 4b is a ceramic circular tubular member (straight tube) having an inner diameter larger than the diameter of the heater body 4a, and is provided so as to cover the heater body 4a. The inner surface of the protective tube 4b and the surface of the heater body 4a are an annular surface and a cylindrical surface that are concentric and face each other in parallel at a predetermined interval. Although the details will be described later, the inert gas G or the burnout compressed air K flows between the inner surface of the protective tube 4b and the surface of the heater body 4a.

上電極部５は、上部ヒータユニット４Ａの第１端（左端）を機械的に支持する構造体であり、図１及び図２Ａ、２Ｂに示すようにチャンバー１の左上部に、７つの上部ヒータユニット４Ａの第１端（左端）を全体として覆うように設けられている。上電極部５は、囲い部材５ａ及び７つの受部材５ｂ等を備えている。 The upper electrode unit 5 is a structure that mechanically supports the first end (left end) of the upper heater unit 4A. As shown in FIGS. 1 and 2A and 2B, the upper electrode unit 5 includes seven upper heaters in the upper left portion of the chamber 1. It is provided so as to cover the first end (left end) of the unit 4A as a whole. The upper electrode portion 5 includes an enclosing member 5a, seven receiving members 5b, and the like.

囲い部材５ａは、略直方体状に形成された金属部材であり、７つの上部ヒータユニット４Ａの第１端（左端）を全体として囲むようにチャンバー１の左上部に設けられている。囲い部材５ａの内部、つまり７つの上部ヒータユニット４Ａの第１端（左端）を収容する空間は、略密閉空間であり、ガス供給部１１から不活性ガスＧあるいはバーンアウト用の圧縮空気Ｋが供給されるガス供給室Ｓ１である。 The enclosure member 5a is a metal member formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is provided in the upper left portion of the chamber 1 so as to entirely enclose the first ends (left ends) of the seven upper heater units 4A. The interior of the enclosure member 5a, that is, the space that accommodates the first ends (left ends) of the seven upper heater units 4A is a substantially closed space, and the inert gas G or the burnout compressed air K is supplied from the gas supply unit 11. It is the gas supply chamber S1 to be supplied.

受部材５ｂは、各上部ヒータユニット４Ａに対応して設けられており、上部ヒータユニット４Ａの第１端（左端）の荷重を受ける絶縁材である。受部材５ｂは、図２Ａに示すように上部にＶ字状の溝が形成された略直方体状の成形体であり、このＶ字状の溝に上部ヒータユニット４Ａの第１端（左端）が係合した状態で載置されている。 The receiving member 5b is provided corresponding to each upper heater unit 4A, and is an insulating material that receives the load at the first end (left end) of the upper heater unit 4A. As shown in FIG. 2A, the receiving member 5b is a substantially rectangular parallelepiped molded body having a V-shaped groove formed in the upper portion, and the first end (left end) of the upper heater unit 4A is in the V-shaped groove. It is placed in the engaged state.

上アース部６は、上部ヒータユニット４Ａの第２端（右端）を支持する構造体であり、図１に示すようにチャンバー１の右上部に、７つの上部ヒータユニット４Ａの第２端（右端）を全体として覆うように設けられている。上アース部６は、囲い部材６ａ及び各上部ヒータユニット４Ａに対応して設けられた７つの受部材６ｂ等を備えている。 The upper ground portion 6 is a structure that supports the second end (right end) of the upper heater unit 4A. As shown in FIG. 1, the upper ground portion 6 is provided at the upper right portion of the chamber 1 with the second end (right end) of the seven upper heater units 4A. ) Is provided as a whole. The upper ground portion 6 includes an enclosing member 6a and seven receiving members 6b provided corresponding to each upper heater unit 4A.

囲い部材６ａは、略直方体状に形成された金属部材であり、７つの上部ヒータユニット４Ａの第２端（右端）を全体として囲むようにチャンバー１の右上部に設けられている。囲い部材６ａの内部、つまり７つの上部ヒータユニット４Ａの第２端（右端）を収容する空間は、略密閉空間であり、不活性ガスＧあるいはバーンアウト用の圧縮空気Ｋ等を回収するガス回収室Ｃ１である。 The enclosure member 6a is a metal member formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is provided in the upper right portion of the chamber 1 so as to entirely surround the second ends (right ends) of the seven upper heater units 4A. The inside of the enclosure member 6a, that is, the space that accommodates the second ends (right ends) of the seven upper heater units 4A is a substantially closed space, and is a gas recovery device that recovers the inert gas G or the compressed air K for burnout. It is the room C1.

受部材６ｂは、上部ヒータユニット４Ａの第２端（右端）の荷重を受ける絶縁材である。受部材６ｂは、上述した受部材５ｂと同様に上部にＶ字状の溝が形成された略直方体状の成形体であり、このＶ字状の溝に上部ヒータユニット４Ａの第２端（右端）が係合した状態で載置される。 The receiving member 6b is an insulating material that receives the load of the second end (right end) of the upper heater unit 4A. The receiving member 6b is a substantially rectangular parallelepiped shaped body in which a V-shaped groove is formed in the upper portion similarly to the receiving member 5b described above, and the second end (right end of the upper heater unit 4A is formed in the V-shaped groove. ) Is engaged.

下電極部７は、下部ヒータユニット４Ｂの第１端（左端）を支持する構造体であり、図１及び図３Ａ、３Ｂに示すようにチャンバー１の左下部に、８つの下部ヒータユニット４Ｂの第１端（左端）を全体として覆うように設けられている。下電極部７は、囲い部材７ａ及び８つの受部材７ｂ等を備えている。 The lower electrode part 7 is a structure that supports the first end (left end) of the lower heater unit 4B. As shown in FIGS. 1 and 3A and 3B, the lower electrode part 7 is provided at the lower left part of the chamber 1 with eight lower heater units 4B. It is provided so as to cover the first end (left end) as a whole. The lower electrode portion 7 includes an enclosing member 7a, eight receiving members 7b, and the like.

囲い部材７ａは、略直方体状に形成された金属部材であり、８つの下部ヒータユニット４Ｂの第１端（左端）を全体として囲むようにチャンバー１の左下部に設けられている。囲い部材７ａの内部、つまり８つの下部ヒータユニット４Ｂの第１端（左端）を収容する空間は、略密閉空間であり、ガス供給部１１から不活性ガスＧあるいはバーンアウト用の圧縮空気Ｋが供給されるガス供給室Ｓ２である。 The enclosure member 7a is a metal member formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is provided in the lower left portion of the chamber 1 so as to entirely enclose the first ends (left ends) of the eight lower heater units 4B. The inside of the enclosure member 7a, that is, the space that accommodates the first ends (left ends) of the eight lower heater units 4B is a substantially sealed space, and the inert gas G or the burnout compressed air K is supplied from the gas supply unit 11. It is the gas supply chamber S2 to be supplied.

受部材７ｂは、各下部ヒータユニット４Ｂに対応して設けられており、下部ヒータユニット４Ｂの第１端（左端）の荷重を受ける絶縁材である。受部材５ｂは、図３Ａに示すように上部にＶ字状の溝が形成された略直方体状の成形体であり、このＶ字状の溝に下部ヒータユニット４Ｂの第１端（左端）が係合した状態で載置されている。 The receiving member 7b is provided corresponding to each lower heater unit 4B, and is an insulating material that receives the load of the first end (left end) of the lower heater unit 4B. The receiving member 5b is a substantially rectangular parallelepiped shaped body having a V-shaped groove formed in the upper portion as shown in FIG. 3A, and the first end (left end) of the lower heater unit 4B is in the V-shaped groove. It is placed in the engaged state.

下アース部８は、下部ヒータユニット４Ｂの第２端（右端）を支持する構造体であり、図１に示すようにチャンバー１の右下部に、８つの下部ヒータユニット４Ｂの第２端（右端）を全体として覆うように設けられている。下アース部８は、囲い部材８ａ及び各下部ヒータユニット４Ｂに対応して設けられた８つの受部材８ｂ等を備えている。 The lower ground part 8 is a structure that supports the second end (right end) of the lower heater unit 4B. As shown in FIG. 1, the lower ground part 8 is provided at the lower right part of the chamber 1 with the second end (right end) of the eight lower heater units 4B. ) Is provided as a whole. The lower ground portion 8 includes an enclosure member 8a and eight receiving members 8b provided corresponding to each lower heater unit 4B.

囲い部材８ａは、略直方体状に形成された部材であり、８つの下部ヒータユニット４Ｂの第２端（右端）を全体として囲むようにチャンバー１の右下部に設けられている。囲い部材８ａの内部、つまり８つの下部ヒータユニット４Ｂの第２端（右端）を収容する空間は、略密閉空間であり、不活性ガスＧあるいはバーンアウト用の圧縮空気Ｋを回収するガス回収室Ｃ２である。 The enclosing member 8a is a member formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is provided in the lower right part of the chamber 1 so as to enclose the second ends (right ends) of the eight lower heater units 4B as a whole. The inside of the enclosure member 8a, that is, the space that houses the second ends (right ends) of the eight lower heater units 4B is a substantially sealed space, and is a gas recovery chamber that recovers the inert gas G or the compressed air K for burnout. It is C2.

受部材８ｂは、下部ヒータユニット４Ｂの第２端（右端）の荷重を受ける絶縁材である。受部材８ｂは、上述した受部材６ｂと同様に上部にＶ字状の溝が形成された略直方体状の成形体であり、このＶ字状の溝に下部ヒータユニット４Ｂの第２端（右端）が係合した状態で載置されている。 The receiving member 8b is an insulating material that receives the load of the second end (right end) of the lower heater unit 4B. The receiving member 8b is a substantially rectangular parallelepiped shaped body in which a V-shaped groove is formed in the upper portion similarly to the above-described receiving member 6b, and the second end (right end of the lower heater unit 4B is formed in the V-shaped groove. ) Is engaged.

浸炭ガス管９は、浸炭ガスを浸炭室Ｐ内に導入するための管状部材である。浸炭ガス管９の先端が浸炭室Ｐ内に開口し、浸炭ガス管９の後端が浸炭ガス供給部１３に連通する。浸炭ガス管９は、浸炭ガス供給部１３から供給された所定流量の浸炭ガスを浸炭室Ｐに吐出する。排気管１０は、一端が浸炭室Ｐに開口し、他端が真空ポンプ（図示略）に接続された管状部材である。排気管１０は、浸炭室Ｐ内のガス（浸炭ガスや浸炭ガスが熱分解した熱分解ガス等）を真空ポンプを介して外部に排気する。 The carburizing gas pipe 9 is a tubular member for introducing the carburizing gas into the carburizing chamber P. The tip of the carburizing gas pipe 9 opens into the carburizing chamber P, and the rear end of the carburizing gas pipe 9 communicates with the carburizing gas supply unit 13. The carburizing gas pipe 9 discharges the carburizing gas at a predetermined flow rate supplied from the carburizing gas supply unit 13 into the carburizing chamber P. The exhaust pipe 10 is a tubular member having one end opened to the carburizing chamber P and the other end connected to a vacuum pump (not shown). The exhaust pipe 10 exhausts the gas in the carburizing chamber P (such as carburizing gas and pyrolyzed gas obtained by pyrolyzing the carburizing gas) to the outside via a vacuum pump.

ガス供給部１１は、２つのガス供給室Ｓ１，Ｓ２に接続されており、ガス供給室Ｓ１，Ｓ２に不活性ガスＧあるいはバーンアウト用の圧縮空気Ｋを供給する。なお、不活性ガスＧは、例えば常圧以上の所定圧に加圧された窒素ガス（Ｎ２）であり、また圧縮空気Ｋは、常圧以上の所定圧に加圧された空気である。ガス回収部１２は、２つのガス回収室Ｃ１，Ｃ２に接続されており、ガス回収室Ｃ１，Ｃ２の不活性ガスＧあるいは圧縮空気Ｋ等を回収する。浸炭ガス供給部１３は、浸炭ガス管９を介して浸炭室Ｐに浸炭ガスを供給する。浸炭ガスは、例えばアセチレンガス（Ｃ２Ｈ２）である。The gas supply unit 11 is connected to the two gas supply chambers S1 and S2 and supplies the inert gas G or the compressed air K for burnout to the gas supply chambers S1 and S2. The inert gas G is, for example, nitrogen gas (N 2 ) pressurized to a predetermined pressure equal to or higher than normal pressure, and the compressed air K is air pressurized to a predetermined pressure equal to or higher than normal pressure. The gas recovery unit 12 is connected to the two gas recovery chambers C1 and C2 and recovers the inert gas G or the compressed air K in the gas recovery chambers C1 and C2. The carburizing gas supply unit 13 supplies the carburizing gas to the carburizing chamber P via the carburizing gas pipe 9. The carburizing gas is, for example, acetylene gas (C 2 H 2 ).

次に、本実施形態に係る浸炭装置Ａの動作について詳しく説明する。
浸炭装置Ａを用いて被処理物Ｘに浸炭処理を施す場合、被処理物Ｘはチャンバー１に備えられた開閉ドアを開放することにより、浸炭室Ｐに収容されて炉床３上に載置される。そして、開閉ドアが閉鎖されることによって、浸炭室Ｐは密閉状態となる。この状態で真空ポンプが作動することによって浸炭室Ｐは所定圧力（浸炭圧）に設定される。Next, the operation of the carburizing apparatus A according to this embodiment will be described in detail.
When the carburizing apparatus A is used to carburize the object to be treated X, the object to be treated X is placed in the carburizing chamber P and placed on the hearth 3 by opening an opening/closing door provided in the chamber 1. To be done. Then, the carburizing chamber P is closed by closing the opening/closing door. By operating the vacuum pump in this state, the carburizing chamber P is set to a predetermined pressure (carburizing pressure).

また、真空ポンプによる浸炭室Ｐの真空引きに並行して、加熱用電源から各ヒータユニット４（上部ヒータユニット４Ａ及び下部ヒータユニット４Ｂ）に電力が供給されることにより、浸炭室Ｐが所定温度（浸炭温度）まで加熱される。そして、このような圧力環境及び温度環境において浸炭ガス供給部１３が作動することにより浸炭ガス管９から浸炭室Ｐに所定流量の浸炭ガスが連続的に供給され、また真空ポンプが作動することによって浸炭室Ｐに存在するガスが排気管１０から外部に排気される。すなわち、浸炭ガス供給部１３及び真空ポンプが同時に作動することによって浸炭室Ｐは所定の浸炭圧に維持される。 Further, in parallel with the evacuation of the carburizing chamber P by the vacuum pump, electric power is supplied from the heating power source to each heater unit 4 (upper heater unit 4A and lower heater unit 4B), so that the carburizing chamber P is heated to a predetermined temperature. It is heated to (carburizing temperature). Then, when the carburizing gas supply unit 13 operates in such a pressure environment and temperature environment, the carburizing gas is continuously supplied from the carburizing gas pipe 9 to the carburizing chamber P at a predetermined flow rate, and the vacuum pump operates. The gas existing in the carburizing chamber P is exhausted from the exhaust pipe 10 to the outside. That is, the carburizing chamber P is maintained at a predetermined carburizing pressure by simultaneously operating the carburizing gas supply unit 13 and the vacuum pump.

そして、浸炭室Ｐが所定時間（浸炭時間）に亘って浸炭圧及び浸炭温度に維持され、この間に浸炭ガスに由来する炭素原子が被処理物Ｘの表面から内部に浸入することによって、被処理物Ｘの表面から所定深さ（浸炭深さ）に亘る浸炭層が形成される。すなわち、浸炭室Ｐでは、浸炭ガスが熱分解することにより炭素原子と熱分解ガスが生成され、この熱分解によって生成された炭素原子（炭素）の一部が浸炭層を形成する。 Then, the carburizing chamber P is maintained at the carburizing pressure and the carburizing temperature for a predetermined time (carburizing time), and during this time, carbon atoms derived from the carburizing gas infiltrate into the inside of the object X from the surface of the object X to be processed. A carburized layer is formed from the surface of the object X to a predetermined depth (carburized depth). That is, in the carburizing chamber P, carbon atoms and thermal decomposition gas are generated by thermal decomposition of the carburizing gas, and a part of carbon atoms (carbon) generated by this thermal decomposition forms a carburized layer.

浸炭装置Ａでは、浸炭層の形成と並行してガス供給部１１が作動することにより圧縮状態の不活性ガスＧが上電極部５及び下電極部７に供給され、またガス回収部１２が作動することにより上アース部６及び下アース部８から不活性ガスＧが回収される。すなわち、各ヒータユニット４（上部ヒータユニット４Ａ及び下部ヒータユニット４Ｂ）におけるヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間には、不活性ガスＧが上電極部５から上アース部６に向けて、また下電極部７から下アース部８に向けて常に流通している。 In the carburizing apparatus A, the inert gas G in a compressed state is supplied to the upper electrode section 5 and the lower electrode section 7 by operating the gas supply section 11 in parallel with the formation of the carburized layer, and the gas recovery section 12 operates. By doing so, the inert gas G is recovered from the upper ground portion 6 and the lower ground portion 8. That is, in the gap between the heater body 4a and the protection tube 4b in each heater unit 4 (upper heater unit 4A and lower heater unit 4B), the inert gas G is directed from the upper electrode portion 5 toward the upper ground portion 6, It constantly flows from the lower electrode portion 7 toward the lower ground portion 8.

一方、浸炭ガスの熱分解によって生成された熱分解ガス及び浸炭ガスの一部は、排気管１０から外部に排気される。例えば、浸炭ガスがアセチレン（Ｃ２Ｈ２）の場合、熱分解ガスとして水素ガス（Ｈ２）が生成され、この水素ガス（Ｈ２）は排気管１０を介して浸炭室Ｐから排気される。On the other hand, the pyrolysis gas generated by the pyrolysis of the carburizing gas and part of the carburizing gas are exhausted to the outside from the exhaust pipe 10. For example, when the carburizing gas is acetylene (C 2 H 2 ), hydrogen gas (H 2 ) is generated as the pyrolysis gas, and this hydrogen gas (H 2 ) is exhausted from the carburizing chamber P via the exhaust pipe 10. ..

ここで、浸炭ガスの熱分解によって生成された炭素の一部は、各ヒータユニット４（上部ヒータユニット４Ａ及び下部ヒータユニット４Ｂ）のヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間に侵入して煤化する。この煤（炭素）は、導電性であり、ヒータ本体４ａの電気抵抗を変化させ得る物質である。すなわち、浸炭装置Ａを長時間に亘って運転した場合に、ヒータ本体４ａの電気抵抗は、煤（炭素）によって初期状態から徐々に変化するので、ヒータ本体４ａの発熱量が徐々に変化し得る。この場合に浸炭装置Ａでは浸炭室Ｐを所望の浸炭温度に加熱することが困難になる。 Here, a part of the carbon generated by the thermal decomposition of the carburizing gas infiltrates into the gap between the heater body 4a of each heater unit 4 (the upper heater unit 4A and the lower heater unit 4B) and the protective tube 4b, and becomes soot. .. This soot (carbon) is a substance that is conductive and can change the electric resistance of the heater body 4a. That is, when the carburizing apparatus A is operated for a long time, the electric resistance of the heater body 4a gradually changes from the initial state due to soot (carbon), so the heat generation amount of the heater body 4a may gradually change. .. In this case, it becomes difficult for the carburizing apparatus A to heat the carburizing chamber P to a desired carburizing temperature.

本実施形態に係る浸炭装置Ａでは、被処理物Ｘの浸炭処理中において各ヒータユニット４（上部ヒータユニット４Ａ及び下部ヒータユニット４Ｂ）におけるヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間に不活性ガスＧが常時流通するので、ヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間に煤（炭素）が堆積することを抑制あるいは防止することができる。したがって、本実施形態によれば、ヒータ本体４ａの表面に煤（炭素）が付着することを抑制あるいは防止することが可能である。 In the carburizing apparatus A according to this embodiment, during the carburizing process of the workpiece X, the inert gas G is provided in the gap between the heater body 4a and the protective tube 4b in each heater unit 4 (the upper heater unit 4A and the lower heater unit 4B). Is always circulated, so that soot (carbon) can be suppressed or prevented from being deposited in the gap between the heater body 4a and the protection tube 4b. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress or prevent the soot (carbon) from adhering to the surface of the heater body 4a.

本実施形態によれば、浸炭処理中にヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間に不活性ガスＧを流通させるので、ヒータ本体４ａへの煤（炭素）の付着を抑制あるいは防止ることが可能であり、以って浸炭装置の稼働率を従来よりも向上させることが可能である。 According to the present embodiment, since the inert gas G is circulated in the gap between the heater body 4a and the protection tube 4b during the carburizing process, it is possible to suppress or prevent the attachment of soot (carbon) to the heater body 4a. Therefore, it is possible to improve the operating rate of the carburizing device as compared with the conventional case.

また、浸炭装置Ａでは、定期的あるいは非定期にバーンアウト処理を行う。すなわち、不活性ガスＧの流通だけではヒータ本体４ａの表面への煤（炭素）の付着を十分に防止できない場合がある。浸炭装置Ａでは、このような懸念を払拭するために、上電極部５及び下電極部７にガス供給部１１から圧縮空気を供給することにより、ヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間に存在する煤（炭素）を上アース部６及び下アース部８に圧送すると共に、上アース部６及び下アース部８から圧縮空気及び煤（炭素）をガス回収部１２に回収する。 Further, in the carburizing apparatus A, burnout processing is performed regularly or irregularly. That is, the flow of the inert gas G alone may not sufficiently prevent the soot (carbon) from adhering to the surface of the heater body 4a. In the carburizing apparatus A, in order to eliminate such a concern, compressed gas is supplied from the gas supply unit 11 to the upper electrode unit 5 and the lower electrode unit 7, so that the presence of the air exists in the gap between the heater body 4a and the protection tube 4b. The soot (carbon) is pumped to the upper earth part 6 and the lower earth part 8, and the compressed air and the soot (carbon) are recovered from the upper earth part 6 and the lower earth part 8 to the gas recovery part 12.

このようなバーンアウト処理によれば、ヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間に存在する煤（炭素）が十分に除去され、ヒータ本体４ａの電気抵抗が初期状態に復帰する。すなわち、本実施形態によれば、このバーンアウト処理によって、ヒータ本体４ａへの煤（炭素）の堆積をより確実に防止することができる。 By such a burnout process, the soot (carbon) present in the gap between the heater body 4a and the protective tube 4b is sufficiently removed, and the electric resistance of the heater body 4a returns to the initial state. That is, according to the present embodiment, the burnout process can more reliably prevent the accumulation of soot (carbon) on the heater body 4a.

また、本実施形態によれば、不活性ガスＧを上電極部５及び下電極部７に供給して上アース部６及び下アース部８から回収するので、ヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間に存在する煤を効果的に除去することができる。すなわち、ヒータ本体４ａは所定の電気抵抗を有しているので、加熱用電源に接続される上電極部５及び下電極部７は電圧的に高圧側であり、これに対して上アース部６及び下アース部８は電圧的に低圧側である。 Further, according to the present embodiment, since the inert gas G is supplied to the upper electrode portion 5 and the lower electrode portion 7 and recovered from the upper earth portion 6 and the lower earth portion 8, the heater body 4a and the protective tube 4b are separated from each other. Soot existing in the gap can be effectively removed. That is, since the heater body 4a has a predetermined electric resistance, the upper electrode portion 5 and the lower electrode portion 7 connected to the heating power source are on the high voltage side in terms of voltage, while the upper earth portion 6 is The lower ground portion 8 is on the low voltage side in terms of voltage.

このようなヒータ本体４ａの電圧分布に対して、煤は、低圧側よりも高圧側に付着する傾向がある。本実施形態によれば、ヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間を通過する際の圧損の影響のない状態で煤が付着し易い高圧側に不活性ガスＧを供給するので、ヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間に存在する煤を効果的に除去することができる。 With such a voltage distribution of the heater body 4a, soot tends to adhere to the high voltage side rather than the low voltage side. According to the present embodiment, since the inert gas G is supplied to the high pressure side where the soot is likely to adhere to the heater main body 4a without being affected by the pressure loss when passing through the gap between the heater main body 4a and the protection tube 4b. Soot existing in the gap with the protection tube 4b can be effectively removed.

なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、複数のヒータユニット４を断熱容器２内で水平方向に延在すると共に被処理物Ｘを鉛直方向に挟むように配置したが、本開示はこれに限定されない。複数のヒータユニット４を断熱容器２内で鉛直方向に延在すると共に被処理物Ｘを水平方向に挟むように配置してもよい。It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications can be considered, for example.
(1) In the above embodiment, the plurality of heater units 4 are arranged so as to extend in the horizontal direction in the heat insulating container 2 and sandwich the workpiece X in the vertical direction, but the present disclosure is not limited to this. A plurality of heater units 4 may be arranged to extend vertically in the heat insulating container 2 and sandwich the object X to be processed horizontally.

（２）上記実施形態では、不活性ガスＧを上電極部５及び下電極部７に供給して上アース部６及び下アース部８から回収するように構成したが、本開示はこれに限定されない。例えばヒータユニット４（ヒータ本体４ａ）の長さが比較的短い場合、つまり浸炭装置Ａの幅が比較的小さい場合には、不活性ガスＧを上アース部６及び下アース部８に供給して上電極部５及び下電極部７から回収するようにしてもよい。 (2) In the above embodiment, the inert gas G is supplied to the upper electrode portion 5 and the lower electrode portion 7 and is collected from the upper ground portion 6 and the lower ground portion 8, but the present disclosure is limited to this. Not done. For example, when the length of the heater unit 4 (heater main body 4a) is relatively short, that is, when the width of the carburizing device A is relatively small, the inert gas G is supplied to the upper ground portion 6 and the lower ground portion 8. You may make it collect|recover from the upper electrode part 5 and the lower electrode part 7.

（３）断熱容器２内の下部には炉床３が存在するので、被処理物Ｘの下部は、上部よりも加熱され難い。上記実施形態では、このような事情を考慮し、下部ヒータユニット４Ｂの本数（８本）を上部ヒータユニット４Ａの本数（７本）よりも多くした。しかしながら、本開示はこれに限定されない。上部ヒータユニット４Ａ及び下部ヒータユニット４Ｂの本数を同一としてもよい。 (3) Since the hearth 3 exists in the lower part of the heat insulating container 2, the lower part of the object to be treated X is less likely to be heated than the upper part. In the above embodiment, in consideration of such a situation, the number of lower heater units 4B (8) is set to be larger than the number of upper heater units 4A (7). However, the present disclosure is not limited to this. The upper heater unit 4A and the lower heater unit 4B may have the same number.

（４）上記実施形態では、被処理物Ｘの浸炭処理中においてヒータ本体４ａと保護管４ｂとの隙間に不活性ガスＧを常時流通させたが、本開示はこれに限定されない。例えば、間欠的に不活性ガスＧを流通させたり、あるいは所定期間に亘る浸炭処理のうち特定の時間帯のみ、例えば浸炭処理の後半の時間帯のみに不活性ガスＧを流通させてもよい。 (4) In the above-described embodiment, the inert gas G is constantly circulated in the gap between the heater body 4a and the protection tube 4b during the carburizing process of the workpiece X, but the present disclosure is not limited to this. For example, the inert gas G may be circulated intermittently, or the inert gas G may be circulated only in a specific time zone of the carburizing treatment over a predetermined period, for example, only in the latter half of the carburizing treatment.

本開示によれば、ヒータへの炭素（煤）の付着を抑制あるいは防止することが可能である。 According to the present disclosure, it is possible to suppress or prevent the adhesion of carbon (soot) to the heater.

Ａ 浸炭装置
Ｇ 不活性ガス
Ｋ 圧縮空気
Ｓ１，Ｓ２ ガス供給室
Ｃ１，Ｃ２ ガス回収室
Ｐ 浸炭室
Ｘ 被処理物
１ チャンバー１（炉体）
２ 断熱容器
３ 炉床
４ ヒータユニット
４Ａ 上部ヒータユニット
４Ｂ 下部ヒータユニット
４ａ ヒータ本体（ヒータ）
４ｂ 保護管（保護部材）
５ 上電極部
５ａ 囲い部材
５ｂ 受部材
６ 上アース部
６ａ 囲い部材
６ｂ 受部材
７ 下電極部
７ａ 囲い部材
７ｂ 受部材
８ 下アース部
８ａ 囲い部材
８ｂ 受部材
９ 浸炭ガス管
１０ 排気管
１１ ガス供給部
１２ ガス回収部
１３ 浸炭ガス供給部A Carburizing device G Inert gas K Compressed air S1, S2 Gas supply chamber C1, C2 Gas recovery chamber P Carburizing chamber X Workpiece 1 Chamber 1 (furnace)
2 heat insulation container 3 hearth 4 heater unit 4A upper heater unit 4B lower heater unit 4a heater body (heater)
4b Protective tube (protective member)
5 Upper electrode part 5a Enclosing member 5b Receiving member 6 Upper earthing part 6a Enclosing member 6b Receiving member 7 Lower electrode part 7a Enclosing member 7b Receiving member 8 Lower earthing part 8a Enclosing member 8b Receiving member 9 Carburizing gas pipe 10 Exhaust pipe 11 Gas supply Part 12 Gas recovery part 13 Carburizing gas supply part

Claims (4)

被処理物を収容する炉体と、
前記炉体内に設けられた複数のヒータと、
前記複数のヒータを覆う複数の保護部材と、
前記炉体内に浸炭ガスを供給する浸炭ガス供給部と、
前記ヒータと前記保護部材との隙間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記ヒータと前記保護部材との隙間にバーンアウト用の空気を供給する空気供給部と、
を備える浸炭装置。A furnace body for containing the object to be processed,
A plurality of heaters provided in the furnace body,
A plurality of protective members covering the plurality of heaters,
A carburizing gas supply unit for supplying carburizing gas into the furnace body;
An inert gas supply unit for supplying an inert gas to the gap between the heater and the protection member,
An air supply unit that supplies air for burnout to a gap between the heater and the protection member,
Carburizing equipment. 前記複数のヒータは、前記炉体内で水平方向に延在する棒状部材であり、前記被処理物を鉛直方向に挟むように配置されている請求項１に記載の浸炭装置。 The carburizing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of heaters are rod-shaped members that extend horizontally in the furnace body, and are arranged so as to sandwich the object to be processed in a vertical direction. 前記複数のヒータは、前記炉体内で鉛直方向に延在する棒状部材であり、前記被処理物を水平方向に挟むように配置されている請求項１に記載の浸炭装置。 The carburizing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of heaters are rod-shaped members extending in a vertical direction in the furnace body, and are arranged so as to sandwich the object to be processed in a horizontal direction. 前記ヒータは、第１端が電源に接続され、第２端が接地される電気ヒータであり、
前記不活性ガス供給部は、前記ヒータの前記第１端から前記第２端に向けて不活性ガスを供給するよう構成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の浸炭装置。The heater is an electric heater having a first end connected to a power source and a second end grounded,
The carburizing apparatus according to claim 1, wherein the inert gas supply unit is configured to supply an inert gas from the first end of the heater toward the second end.
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